电力电缆预防性试验.ppt

第六章电力电缆预防性试验,电缆分类：纸（油）绝缘电缆、橡塑绝缘电缆（聚氯乙烯、交联聚乙烯、乙丙橡皮）、自容式充油电缆。,油浸纸绝缘电缆结构,统包型电缆,分相铅包型电缆,自容式充油电缆及XLPE电缆,自容式充油电缆：最高工作电压已发展到1100kV,交联聚乙烯电缆（XLPE）,本条仅适用于粘性油纸绝缘电力电缆和不滴流油纸绝缘电力电缆线路。,实验项目：绝缘电阻、直流耐压试验、红外检测,纸（油）绝缘电力电缆线路,纸绝缘电力电缆线路,橡塑绝缘电缆是塑料绝缘和橡皮绝缘的总称。塑料绝缘电缆包括：聚氯乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯；橡皮绝缘电缆包括：乙丙橡皮绝缘电力电缆等。,实验项目：1、主绝缘的绝缘电阻2、外护套绝缘电阻3、带电测试外护层接地电流4、外护套直流耐压试验5、主绝缘交流耐压试验6、局部放电测试7、护层保护器的绝缘电阻或直流伏安特性8、接地箱、保护箱连接接触电阻和连接位置的检查9、红外检测,橡塑绝缘电力电缆线路,橡塑绝缘电力电缆线路,橡塑绝缘电力电缆线路,橡塑绝缘电力电缆线路,橡塑绝缘电力电缆线路,自容式充油电缆线路,实验项目：1、主绝缘直流耐压试验2、外护套和接头外护套的直流耐压试验3、压力箱供油特性、电缆油击穿电压和电缆油的tan4、油压示警系统信号指示及控制电缆线芯对地绝缘电阻5、电缆及附件内的电缆油击穿电压、tan及油中溶解气体6、护层保护器的绝缘电阻或直流伏安特性7、接地箱保、护箱连接接触电阻和连接位置的检查8、红外检测,交叉互联系统,实验项目：1、电缆外护套、绝缘接头外护套与绝缘夹板的直流耐压试验；2、护层过电压保护器的绝缘电阻或直流伏安特性；3、互联箱闸刀(或连接片)接触电阻和连接位置的检查；,一、绝缘电阻测量,1）电缆电容大，充电电流大，必须经过较长时间才能得到正确的测量结果。2）采用手动兆欧表测量，转速不得低于额定转速的80%，并且当兆欧表达到额定转速后才能接到被试设备上并记录时间。3）兆欧表停止摇动时，应进行充分放电。,注意事项,二、直流耐压试验,采用直流耐压试验的原因：电力电缆具有很大的电容，现场采用大容量试验电源不现实，所以改为直流耐压试验，以显著减小试验电源的容量。,1）直流试验带来的剩余破坏比交流试验小（如交流试验因局部放电、极化等所引起的损耗比直流大）。2）直流试验没有交流真实、严格。串联介质在交流试验中场强分布与其介电常数成反比；直流试验中场强分布与其电导率成反比。3）电缆绝缘的直流耐电强度比交流耐电强度高，所以直流试验电压比交流试验电压高；直流耐压试验时间一般选为510min。,直流与交流耐压试验之间的差别,1）直流击穿电压与电压极性的关系：试验时一般选择电缆芯接负极性（电缆芯接正极性时，击穿电压比负极性高约10%）；2）浸渍纸绝缘电缆的击穿电压与温度的关系：温度在25oC以上，每升高1oC击穿电压降低0.54%。3）试验时应均匀升压；4）试验完成后放电。,试验中应注意的几个问题,2、泄漏电流测量电缆泄漏电流很小，一般只有几到几十微安。测量中应将微安表接在高电位端，尽量避免放在低电位端。测量用微安表、引线及电缆两头，应该严格屏蔽。,图10-2测量直流泄漏电流时的屏蔽方法1微安表屏蔽罩；2屏蔽线；3端头屏蔽帽；4屏蔽环,测量方法：在非高压电源端增加一个测量微安表，同时记录两端的泄漏电流值。高压电源端测得的泄漏电流包含电缆绝缘的泄漏电流和表面泄漏电流、杂散电流，另一端测量的是表面泄漏电流和杂散电流，从而电缆的泄漏电流为两者的差。,两端同时测量泄漏电流的接线,两端同时测量的方法,（1）泄漏电流随加压时间的延长不应明显上升，否则，说明电缆接头、终端头或电缆内部已受潮；（2）泄漏电流不应随试验电压升高而急剧上升。否则，说明电缆已明显老化或存在严重隐患，如电压进一步升高，则可能导致击穿；（3）在测量过程中，泄漏电流应稳定，如发现有周期性摆动，则说明电缆有局部孔隙性缺陷。,直流泄漏电流试验过程中出现以下现象，则表明电缆绝缘已经出现明显缺陷：,（1）直流电压对XLPE绝缘有积累效应，经过直流耐压试验后，将在电缆绝缘中残余一定的电荷，增加了击穿的可能性；（2）XLPE在运行中会逐步形成水树枝、电树枝，这种树枝化老化过程伴随着整流效应，由于整流效应的存在，致使直流耐压试验中，在水树枝或电树枝端头积聚的电荷难以消散，并在电缆运行过程中加剧树枝化的过程；（3）由于XLPE绝缘电阻很高，以致在直流耐压时所注入的电子不易扩散，从而引起电缆中电场发生畸变，因而更易被击穿；（4）由于直流电压分布与实际运行电压不同，直流试验合格的电缆，投入运行后，在正常工作电压作用下也会发生绝缘故障,交联聚乙烯电缆与直流耐压试验,水树枝和电树枝：在局部高电场的作用下，绝缘层中水分、杂质等缺陷呈现树枝状生长。化学树枝：绝缘层中的硫化物与铜导体产生化学反应，生成硫化铜和氧化铜等物质，这些生成物在绝缘层中呈树枝状生长。整流效应：由于交联聚乙烯电缆中存在着树枝化绝缘缺陷，它们在交流正、负半周表现出不同的电荷注入与中和特性，导致在长时间交流工作电压的反复作用下，树枝前端积聚了大量的负电荷，这种现象称为整流效应。,1、残余电压法试验过程：S2打开，S3接地，S1合向试验电源，对电缆充电（电压依照1kV/mm绝缘厚度）；充电10min，S1、S2接地，经10s后打开S1、S2，将S3接通电压表，测量电缆绝缘上的残余电压。研究表明：电缆劣化越严重残余电压越高。,三、针对交联聚乙烯电缆的试验方法,2、反向吸收电流法S2闭合，S1合向电源侧，电缆加1kV直流电压10min；然后将S1接地，使电缆放电；3min后打开S2，由电流表测量反向吸收电流。,3、电位衰减法先对电缆充电，然后打开K1让电缆自放电。如电缆绝缘良好，则自放电很慢；如电缆绝缘品质已经下降，则放电电压下降速度很快。,电缆试验方法对比,1、直流分量法由于“整流效应”的作用，使流过电缆接地线的交流电流含有微弱的直流成分；检测电缆线芯与屏蔽层之间电流中的直流分量，即可进行电缆劣化分析。,四、电力电缆运行状态在线监测,泄漏电流与直流分量的相关性,交流击穿电压与直流分量的相关性,研究表明：水树枝发展得越长，直流分量越大。电缆的直流分量与直流泄漏电流及交流击穿电压间具有较好的相关性。直流分量增大，反映出水树枝、泄漏电流增大，电缆绝缘劣化增大。,2、直流叠加法基本原理：在接地的电压互感器的中性点处加进低压直流电源（通常为50V），使该直流电压与施加在电缆绝缘上的交流电压叠加，测量通过电缆绝缘层的微弱的纳安级直流电流。,直流叠加法测量原理图,由电压互感器获取电源电压的相位，与电流互感器获取的电流信号进行相位比较。,多路巡回检测tan测量原理,3、电缆绝缘tan在线监测系统,电缆绝缘中树枝增长会引起tan值增大,交流击穿电压随tan值上升而降低,电缆绝缘在线检测方法的比较,直流叠加法、直流分量法和tan测量的联合装置,直流分量法、直流叠加法、tan法三种方法组成的综合在线检测仪的测量原理。,交联聚乙烯电缆绝缘老化原因及表现形态,日本目前通用的直流叠加法测量绝缘电阻的判断标准,在线检测tan的参考标准,电力电缆的故障诊断,电缆故障分类：开路故障、低阻故障、高阻故障,开路故障：电缆主绝缘（相间、相对地）的绝缘电阻正常，但工作电压不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载能力较差，这类故障称开路故障（断路故障）。低阻故障：电缆主绝缘受损，绝缘电阻明显下降（短路故障、接地故障）。,高阻故障：（相对于低阻故障而言）电缆主绝缘电阻较大，但随试验电压升高，发生突变，包括泄漏性高阻故障和闪络性高阻故障。泄漏性高阻故障：随试验电压升高，泄漏电流逐渐增大，且大大超过规定的泄漏值。闪络性高阻故障：绝缘电阻值很大，但试验电压升高到一定值时，泄漏电流突然增大的故障,电缆故障位置探测技术,（1）电桥法,电缆接地故障电缆两相短路故障,电桥法查找电缆故障的限制条件：1、故障电缆至少要有一相绝缘良好；2、电缆不能是断线故障；3、电缆要有准确的长度。,（2）低压脉冲法测量原理：传输线中波的传输与反射。,反射波波形特征,断线故障波形,接地故障波形,（3）声测法,（1）直接监听放电声（高阻故障适用，低阻不适用）（2）检测机械振动波。将放电引起的微弱机械振动波转换成电信号，然后将电信号进行放大，再通过耳机还原成声音。,利用高压脉冲使电缆故障点放电，通过检测放电声进行故障定点。,3、探测路径或鉴别电缆（1）音频检测：在待测电缆上加入特定频率的电流信号，通过接收该电流信号在电缆周围产生的磁场信号来查找出电缆路径和识别出被测电缆。（2）电流检测：使用钳形电流表检测电流强弱。,电缆接地问题,1、电缆屏蔽层上的感应电压,变压器原理,2、单芯电缆与三芯电缆感应电压的差别,三相系统，参数平衡,3、单芯电缆与三芯电缆的接地方式,35kV及以下电压等级，采用两端接地方式；35kV以上电压等级，采用单端接地方式。,4、钢铠和铜屏蔽层的接地,焊接在一起接地；单独接地。,单端接地存在的问题,感应电压过高，危及人身安全及护套绝缘。相关规程要求：单芯电缆一点接地时，金属护套任一点的感应电压不应超过50-100V（未采取不能任意接触金属护层的安全措施时，不得大于50V；如采用安全措施时，不得大于100V）。如果大于此规定电压，应采取分段绝缘或交叉互联。,单芯电缆线路的几种接地方式,1、一端接地，另一端通过护层保护接地线路长度：500700m。这种接地方式须安装一条沿电缆线路平行敷设的回流线，回流线两端接地。回流线与中间相距离0.7s，并在线路一半处换位。,1-电缆、2-终端、3-电缆屏蔽线、4-护层保护器、5-接地箱、6-回流线、7-接地箱,2、线路中点接地，两端通过护层保护接地线路长度：10001400m。在线路的中间位置，将屏蔽直接接地，电缆两端的终端头的屏蔽通过护层保护器接地。中间接地点一般需安装一个直通接头。,第二种方式：线路中点通过绝缘接头断开屏蔽，屏蔽两端分别通过护层保护器接地，电缆两端直接接地。,3、屏蔽层交叉互联电缆线路：1400m以上。线路分成长度相等的三小段或三的倍数段，屏蔽层经交叉互联箱进行换位连接。交叉互联箱装设护层保护器，完成一次交叉互联后安装一组直通接头，屏蔽层经接地箱直接接地。,电缆接头应注意的问题,电缆头：电缆终端头、电缆中间头,（1）线芯联接联接电阻小而且联接稳定，能经受起故障电流的冲击；长期运行后其接触电阻不应大于电缆线芯本体同长度电阻的1.2倍（2）绝缘性能绝缘性能不低于电缆本体，所用绝缘材料的介质损耗要低，在结构上应对电缆附件中电场的突变能完善处理，有改变电场分布的措施。,1、电缆头的基本要求：,（1）电缆内部电场分布电缆内部的电场只有从导线沿半径向屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电力线，电场分布是均匀的。（2）电缆终端电场分布电缆屏蔽层切开后，在屏蔽端口将产生电力线集中现象，电场在端口处不但有垂直分量，而且出现切向分量。,2、电缆端口处的电场分布,电应力控制就是采取适当的措施，使端口处电场分布处于最佳状态，从而提高电缆附件运行的可靠性和使用寿命。（1）几何形状法：采用应力锥优化电场分布应力锥将屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，从而改善电场分布。,3、电缆端口电应力控制方法,应控管是通过采用高介电常数绝缘材料（20），从而优化端口处的电场分布。,没有应力管的电场分布,有应力管的电场分布,（2）参数控制法：采用应控管优化电场分布,中低压电缆附件主要种类,采用应控管（参数控制法）处理电应力集中问题。优点：安装方便、价格便宜。关键技术问题：（1）硅脂填充，消除气隙；（2）应力管与绝缘屏蔽搭接不少于20mm，防止应力管收缩与绝缘屏蔽脱离；（3）热收缩附件因弹性较小，运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙，因此应注意密封，防止潮气浸入。,1、热收缩附件,采用应力锥（几何形状法）处理电应力集中问题。优点：材料弹性好，改善界面性能；无需加热即可安装。缺点：对电缆外径尺寸要求高，过盈量通常在2-5mm。过盈量小，容易出现爬电故障；过盈量大，安装困难。关键技术问题：（1）附件尺寸与待安装电缆尺寸配合要符合规定的要求。（2）安装时采用硅脂润滑界面，一是便于安装，二是填充界面气隙。,2、预制式附件,采用应力锥或应控管处理电应力集中问题。优点：同预制式附件，比预制式附件更优。缺点：对电缆外径尺寸要求高，过盈量通常在2-5mm。过盈量小，容易出现爬电故障；过盈量大，安装困难。关键技术问题：与预制式附件相同。冷缩式附件产品从扩张状况还可分为：工厂扩张式和现场扩张式两种。,3、冷缩式附件,制作电缆附件中的“铅笔头”问题,制作电缆头时，为什么在电缆端部将主绝缘层削“铅笔头”形状？,热缩型或绕包型结构：绝缘端部必须削成锥体，即制成反应力锥，同时必须将锥面用砂带抛光，,预制型结构（预制接头、冷缩接头）：绝缘端部不需要削成锥体（铅笔头）。,（1）应力管搭接铜带不小于20mm（半导电层预留20mm）；（2）半导电层断口处涂应力疏散胶；（3）主绝缘表面涂硅脂。应力管安装时